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3D Sound

Der 3D-Sound boomt. Nachdem die Grafik so dreidimensional geworden ist, wie es die zweidimensionale Bildröhre erlaubt, soll der Spieler jetzt auch akustisch mitten ins Geschehen versetzt werden. Was nützen schließlich fotorealistische Texturen beim 3D-Shooter, wenn die quäkenden Böxchen direkt neben dem Monitor die Illusion von der virtuellen Welt sofort wieder zunichte machen?

Raumklang - so alt wie Stereo

Die Versuche, nach der Einführung der Stereophonie einen Schritt weiter zu gehen und den Hörer noch viel mehr in das Klanggeschehen hineinzuversetzen, begannen schon in den frühen 70ern. Die Aufsplittung in vier Kanäle mit ebenso vielen Verstärkern und Lautsprechern (Quadrophonie) scheiterte aber an der mangelnden Bereitschaft der Musikindustrie, entsprechenden Aufwand bei der Produktion zu treiben und an den hohen Kosten für die »Hardware«.

Im Musikbereich hat sich bis heute nichts mehr in puncto Raumklang getan. Mit der Einführung tragbarer Stereoanlagen kam lediglich eine Technik hinzu, den Eindruck von weiter auseinander stehenden Lautsprechern zu vermitteln. Dazu wurden einfach die Phasenlagen der beiden Signale für den linken und rechten Kanal ein wenig zueinander verschoben, was im Prinzip eine leichte Zeitverzögerung bewirkt. Dabei treten allerdings akustische Effekte auf, die den Klang zum Teil stark verfremden (Blechröhren-Effekt). Diese Technik, meist als »Stereo Enhancement«, »Surround Sound« oder auch »Stereobasisverbreiterung« bezeichnet, findet sich auch auf vielen (Billig-) Soundkarten und wird von den Herstellern bereits als 3D Sound vermarktet.

Dolby Surround: Nix für Spiele

Speziell für das Kino wurde in den 80ern eine Mehrkanaltechnik entwickelt, die seit kurzer Zeit auch den Heimbereich erfaßt

hat: Dolby Surround Pro Logic. Das System basiert auf zwei zusätzlichen Audiokanälen, die für Musik und Geräusche direkt von vom (Center) und von hinten (Surround) sorgen. Der Clou: Die beiden zusätzlichen Kanäle sind in das Stereosignal hineinkodiert. Spielt man Dolby-Surround-Sound auf einer normalen Stereoanlage ab, hört man nur das linke und rechte Signal. Erst ein spezieller Dekoder, der in vielen aktuellen Stereoanlagen und auch schon manchen Videorekordern und Fernsehern integriert ist, löst die Informationen auf und verteilt sie über entsprechende Verstärker auf fünf Lautsprecher: vorn links, vorn rechts, vorne mitte, hinten links/rechts (mono und in der klanglichen Bandbreite begrenzt). Die Weiterentwicklung von Dolby Surround Pro Logic mit dem Namen Dolby Surround AC-3 funktioniert ähnlich, aber auf rein digitaler Basis und enthält zwei getrennte Surround-Kanäle mit vollem HiFi-Klang.

Selbst wenn Miro mal eine Dolby-Surround-Zusatzkarte für den PC entwickelt hat und auch einige Spiele Dolby-kodiert sind (»Wing Commander« ab Folge 4, »Need for Speed 3« ... ), stieß diese Technik bisher auf wenig Interesse bei Hardwareund Spieleherstellern. Der Grund: Dolby Surround Pro Logic und AC-3 bieten keinen interaktiven Raumklang. Das heißt. Die Klänge für alle Kanäle sind aufgenommen und fest in ein Signal kodiert und können nicht abhängig von der Spielsituation verändert werden. Daher eignet sich diese Technologie viel mehr für Filme und Musik als für Actionspiele oder Simulationen. Hier ist interaktiver 31)-Sound gefragt, also die völlig freie und dynamische Positionierung von Klängen im Raum.

In diesem Bereich tüfteln Wissenschaftler schon seit ziemlich langer Zeit. Das Problem ist die wirklich freie Positionierung von Sounds. Die Lösung muß also weit über das bloße Aufnehmen mehrerer Kanäle und Wiedergabe über entsprechend viele Lautsprecher hinausgehen. Es galt vielmehr, einen ganz anderen Ansatz zu finden, dem die Grundüberlegung voraus

ging, daß der Mensch bloß zwei Ohren hat und folglich auch zwei Lautsprecher genügen müßten, um eine Klangquelle an beliebiger Stelle im Raum abzubilden. Aktuelle 3D-Sound Techniken versuchen, das Klanggemisch zu produzieren, das entsteht, wenn Schallwellen aus einer ganz bestimmten Richtung an das Ohr gelangen (siehe Extrakasten unten).

Die Ergebnisse dieser Forschungen finden sich auf den aktuellsten Soundkarten wieder. Ganz vorn dabei ist Aureals A3DTechnik, die laut Hersteller in Zusammenarbeit mit der NASA entwickelt wurde. Mit nur zwei Lautsprechern, oder noch besser mit einem Kopfhörer, erlaubt A3D eine ziemlich beeindruckende Illusion von Klängen an beliebiger Stelle im dreidimensionalen Raum.

Einfache Unterstützung dank DirectX 6.0

Wie bei allen neuen Technologien im Hardwarebereich braucht's eine regelnde Instanz, einen Standard, der die Software-Entwickler unabhängig von der eingesetzten Hardware macht. Zentrales Schalt- und Übersetzungsorgan für Spiele in Windows 9x ist DirectX. In der aktuellen 6er-Version steckt ein neues Modul in dieser API, DirectSound3D. Der Zweck dieses Moduls: Der Spieleprogrammierer legt nur noch fest, woher ein bestimmter Klang kommt; den Rest machen DirectX und der jeweilige Hardwaretreiber. Den Programmierer braucht es also niemals zu kümmern, auf welche Weise die vom Anwender eingesetzte Soundkarte die Klangpositionierung realisiert (etwa A3D mit zwei Lautsprechern oder Soundblaster Live! mit

vier). Das Ganze klappt auch prächtig; immer mehr aktuelle Spiele werden per Patch auf 3D-Sound umgerüstet oder von vornherein darauf ausgelegt. Dieser regelnden Standardschnittstelle ist es auch zu verdanken, daß die Hardware-Hersteller und Audiolabors nach Herzenslust an neuen Technologien zur Klangpositionierung basteln dürfen.

Creative Labs EAX: eigentlich nur ein bißchen Hall

Für ein wirklich realitätsnahes Klangerlebnis ist aber noch mehr als die richtige Positionierung von Geräuschen nötig, dachte sich Creative Labs. Ein Pistolenschuß hört sich unter freiem Himmel ganz anders an als in einem alten Gemäuer; ein Rennwagenmotor verändert seinen Klang beim Durchfahren eines Tunnels oder beim Passieren einer Hauswand ganz entscheidend. Was neben dem reinen Positionieren einer Klangquelle nämlich bisher nicht berücksichtigt wurde, ist die Beschaffenheit der Umgebung. Raumgröße, Material von Wänden und Böden, Zahl und Art von Gegenständen und Hindernissen sorgen für eine mehr oder weniger große Anzahl von Reflexionen, also Nachhall und Echos.

Digitale Klänge mit Hall- und Echoeffekten zu versehen, ist technisch kein großes Problem mehr. Auf Creative Labs' aktueller TopSoundkarte Soundblaster Live (siehe Test in PC Player 12/98) sitzt ein leistungsfähiger Signalprozessor, der entsprechende Effekte in Echtzeit auf jede Klangquelle legen kann. Das eigentliche Problem ist ein anderes. Wie auch bei der Klangpositionierung im Raum muß der Spieleprogrammierer von dem Aufwand befreit werden, sich - abhängig vom Spielgeschehen - um die Steuerung des Effektgenerators zu kümmern. Noch schlimmer wäre es, wenn er (wie es bisher der Fall war) selbst unzählige Varianten sämtlicher Spielesounds erzeugen müßte.

Die Definition der Klangumgebung ist aber in DirectSound3D nicht vorgesehen. Aus diesem Grund hat Creative Labs einen DirectX-Aufsatz namens EAX (Enviromental Audio Extensions) entwickelt, der sich darum kümmert und der laut Hersteller in die nächste DirectX-Version integriert werden soll.

Fazit: Was kaufen?

Einfacher ist zunächst die umgekehrte Frage »Was nicht kaufen?« zu beantworten: alle Soundkarten, auf deren Packung »3D-Soundeffect«, »VSpace«, »Raumklangfunktionen«, »3DSurround« oder ähnliche Begriffe stehen. Auch der Hinweis »kompatibel zu Direct-3D-Sound« ist wertlos, besagt er doch nur, daß der Treiber bei einem Raumklang-Befehl von DirectX nicht abstürzt. Was übrigbleibt, sind derzeit lediglich zwei verschiedene Technologien. Wer den aktuellen Stand der Technik in puncto 3D-Sound haben will, kommt an der Soundblaster Live nicht vorbei. Aufwand und Kosten sind aber nicht unerheblich. Die Karte kostet etwa 400 Mark in der Vollversion mit externer MIDI- und Digital-1/0-Schnittstellenkarte. Die ValueVersion ohne Schnittstellenboard und Softwaresammlung (ansonsten aber baugleich) schlägt mit etwa 200 Mark zu Buche. Dazu kommen zwei zusätzliche Aktivlautsprecher, möglichst nicht schlechter als die bereits vorhandenen, und dazu wahrscheinlich ein Audio-Verlängerungskabel.

Bei fehlendem Platz für die Zusatzboxen oder schmalerem Geldbeutel ist alles zu empfehlen, was auf Aureals A3D-Technik aufbaut. Sehr gute A3D-Karten gibt es beispielsweise von Diamond (Sonic Impact S-90, etwa 100 Mark), Aztech (PCI 338A3D Super, etwa 150 Mark) oder Terratec (Xelerate, etwa 150 Mark).

Tip: Vier gleichwertige Lautsprecher für die Soundblaster Live!

Im Gegensatz zu Dolby Surmund Pro Logic, wo die rückwärtigen Lautsprecher ein klanglich eher schwaches Signal ohne Höhen und Bässe bekommen, ist die Auswahl der Zusatzlautsprecher bei einem echten 3D-System wie der Soundblaster Live wichtiger. Stellen Sie sich vor, Sie drehen sich in einem 30-Shooter wie »Unreal« vor einem plätschernden Wasserfall um die eigene Achse. Der Klang des Wassers würde sich, sobald er hinten auftaucht, bei minderwertigen Rear-Lautsprechern verschlechtern; die Illusion wäre dahin. Setzen Sie daher vier möglichst gleichwertige Lautsprecher ein. Werden die vorderen Boxen durch einen Subwoofer unterstützt, brauchen die hinteren ebenfalls einen eigenen Tieftöner.

Sound Blaster Live! Test (hier klicken!)

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